Chapitre 1 Généralités

Transcript

Cours de Route I  2013 Chapitre 1 : Généralités Nehaoua Adel Département de Génie civil - Faculté : TECHNOLOGIE-U.F.A.S Chapitre1.Généralités Chapitre1 : Généralités Contenu 1 2 Introduction  ............................................................................................................................. 2 1.1 Préambule 2 1.2 Historique 3 1.3 Construction des chaussées 4 Situation actuelle de L'Algérie et les perspectives futures .................................................. 5 2.1 Schéma directeur routier et autoroutier 5 2.1.1 Première phase 2005-2010 Construction du 1er réseau structurant ..................... ...................... ................ 5 2.1.2 Deuxième phase 2010-2015 Construction du 2 ème  réseau structurant  ........................................ ................ 5 2.1.3 Troisième phase 2015-2020 Modernisation des systèmes de gestion et d’intermodalité  .......... ............. 5 2.1.4 Quatrième phase 2020-2025 Construction du 3 3 4 ème  réseau structurant .................... ...................... ............. 5 Les caractères de la circulation routière ................................................................................ 6 3.1 Notion sur les pneumatiques 6 3.2 Quelques caractéristiques des véhicules 6 3.3 Données statistiques 6 Détermination du niveau de service ...................................................................................... 7 4.1 Définition 7 4.2 Classification des routes 7 4.2.1 Classification d’utilité pratique et de situation   ................................................................................................ 7 4.2.2 Classification d’ordre fonctionnel et type d’usage .......................................................................................... 7 4.2.3 Classification d’ordre constructif   ........................................................................................................................ 7 4.2.4 Classification faisant état de la nature du trafic ............................................................................................... 8 4.2.5 Classification d’ordre administratif et juridique  .............................................................................................. 8 4.3 5 Détermination du niveau de service 9 Nomenclature routière  ......................................................................................................... 10 5.1.1 Terminologie :  ...................................................................................................................................................... 10 5.1.2 Largeur des éléments du profil en travers  ...................................................................................................... 11 Cours .de Routes I- Nehaoua Adel 2013 Page 1 Chapitre1.Généralités 1 Introduction 1.1 Préambule Le présent cours, dans cette première partie, a pour objectifs de définir tous les éléments et caractéristiques nécessaires à la conception géométrique des routes, compte tenu de l’adaptation du tracé aux besoins de la circulation.  Le besoin posé à l’ingénieur chargé d’un  projet de route est d’élaborer un tracé rationnel et économique, destiné à relier différents  points géométriques fixés préalablement. Les études qui suivent contribueront, on l’espère, à résoudre l’essentiel de cette tâche mais de substantiels compléments tirés de la littérature technique seront indispensables. Jusqu’à la fin du siècle dernier, le choix d’un tracé s’inspirait avant tout de la recherche du  plus court chemin, tout en limitant les déclivités  à des valeurs compatibles avec la traction animale. L’invention et le rapide développement du véhicule automobile dont les roues sont munies de pneumatiques, introduisirent dans la technique routière des préoccupations relatives à la vitesse, ayant pour conséquence des caractéristiques bien plus évoluées que ce qui avait été adopté jusqu’alors. Puis la progression constante de la circulation automobile posa très rapidement de nouveaux problèmes, qu’il fallut bien résoudre en complément des exigences traditionnelles du tracé. Les solutions trouvées ne sont d’ailleurs que provisoires, car les réseaux routiers doivent être notamment adaptés aux circulations prévisibles dans l’avenir , lesquelles seront un multiple du trafic actuel.  Le tracé dépendant notamment du trafic, il est clair qu’avant d’aborder son étude, on doit disposer de données sur le volume actuel et futur de la circulation. Ces données résultent de comptages, d’enquêtes, d’analyses du trafic et d’une technique particulière. Les problèmes de  géologie, d’hydrologie  et de  géotechnique, très importants dans le choix d’un tracé seront aussi pris en considération. Il en est de même des études économiques, dont dépend l’opportunité de construire une route nouvelle et la détermination de sa rentabilité . La deuxième partie du cours traite les problèmes spécifiques aux chaussées  Route II Cours .de Routes I- Nehaoua Adel 2013 Page 2 1.2 Historique Les premières véritables chaussées furent construites par les Romains pour leurs voies impériales, avec un objectif essentiellement utilitaire, celui de permettre un déplacement rapide des légions en différents  points de l’empire, quelles que soient les conditions météorologiques. Les chaussées de cette époque étaient déjà constituées de plusieurs couches de matériaux, parfaitement codifiées, avec de grandes dalles en pierres posées sur un béton de chaux. Avec l’apparition des véhicules plus lourds et plus nombreux, et le début de la mécanisation des travaux, on voit se développer les structures à base de « hérisson » et de « macadam ». Les chaussées de l’époque étaient composées de blocs de 250 mm environ pour le « hérisson » et de pierres cassées 40/70 mm pour le « macadam », bloquées avec de l’argile. Les premiers progrès ont été réalisés au niveau de la surface des chaussées quand apparut l’automobile, pour lutter contre la poussière soulevée par les véhicules par temps sec. Par hasard, on découvrit les vertus du  goudron produit dans les cokeries d’usine à gaz et de haut fourneaux. Mais très vite, on constata que ce goudron était glissant par temps de pluie et on lui adjoignit des gravillons pour donner naissance à l’enduit superficiel . Mais on s’aperçoit ensuite qu’il ne fallait ni trop, ni trop peu de goudron, et de gravier, qu’il fallait utiliser un gravier dur et anguleux , et un goudron qui ne se ramollisse pas trop l’été . C’est à cette époque qu’apparaissent les premières spécifications relatives tant aux matériaux qu’à la façon de les mettre en œuvre. C’est l’enduit superficiel qui a fait sortir la route d’un artisanat archaïque et conservateur pour l’amener à un niveau industriel et à la mécanisation. Ensuite les enrobés sont apparus et puis le pétrole avec sa fraction dure : le bitume. L’homme étant pour de nombreux travaux remplacé par la machine, les techniques à base de mise en œuvre manuelle furent remplacées par des techniques adaptées aux moyens mécaniques. C’est ainsi que l’on vit apparaître entre 1930 et 1940 en corps de chaussée les matériaux à granulométrie continue et étalée O/D qui remplacèrent peu à peu les matériaux à granulométrie « serrée » d/D, comme la pierre cassée. Depuis les années 50, avec les nouvelles conditions de trafic, notamment les poids lourds avec son essieu simple de 13 tonnes, les anciennes solutions type empierrement ou macadam se sont avérées insuffisantes, et l’on a été amené à généraliser l’emploi de matériaux agglomérés par un liant tant pour le corps de chaussée que pour la surface. 1.3 Construction des chaussées  L’objet premier des constructeurs de routes est la réalisation de chaussées résistantes aux  passages des véhicules . La chaussée a donc pour but de permettre la circulation en toute saison et sans autre intervention qu’un simple entretien de sa surface, un deuxième avantage des chaussées est d’offrir aux véhicules des surfaces unies, peu sonores, confortables et sûres.  Les procédés de construction doivent être économiques  et les matériaux utilisés doivent être  bon marché et résistants vu l’importance des surfaces devant être pourvues de chaussées. Les matériaux utilisés sont des matériaux pierreux provenant de roches concassées ou de gisement de graviers. Les chaussées sont constituées par des empilements de couches successives de matériaux  auxquelles on a été amené à leur conférer l’imperméabilité et cohésion grâce à deux liants produits à grande échelle :  liants hydrocarbonés (bitume - goudron)  liants hydrauliques (ciment) Concevoir une chaussée, c’est à la fois éditer les normes auxquelles il convient que les matériaux satisfassent et décider de la nature et de l’épaisseur des couches successives à réaliser. Il est toujours possible de concevoir plusieurs types de chaussées techniquement équivalentes, c’est à dire procurant le même service aux usagers et constructibles. Mais ces diverses solutions n’entraînent  pas forcément les mêmes dépenses de construction. Il importe donc au stade de l’étude de connaître le coût de chacune des solutions. Le choix de la solution étant fait, il reste à construire la chaussée. Il faut alors réunir le  personnel et le matériel apte à réaliser un ouvrage conforme à celui conçu. Et encore, de nombreuses solutions sont possibles. Certaines sont plus économiques, plus sûres, plus rapides. C’est l’une des tâches de l’ingénieur d’entreprise que de définir aussi précisément que possible les opérations à exécuter compte tenu du matériel dont il dispose . 2 Situation actuelle de L'Algérie et les perspectives futures La route joue un rôle de première importance, car, dans notre pays, 90 %  du volume des échanges (de personnes et de marchandises) se font par transport routier. . Cela reflète la prédominance du mode de transport routier par rapport aux autres modes. On comprend, dès lors, tout l’intérêt que représente le développement du réseau routier ainsi que sa sauvegarde. Le réseau routier est constitué de 112 696 Km et 4 910 ouvrages d’arts , 2.1 Schéma directeur routier et autoroutier Le schéma Directeur et Autoroutier (SDRA) 2005/2025 est le référentiel de développement à court, moyen et long terme des infrastructures routière et autoroutière découlant d’une vision globale et d’une planification stratégique à l’horizon 2025, et décliné en trois phases : 2.1.1 Première phase 2005-2010 Construction du 1er réseau structurant • Engagement du 1 er  réseau structurant: o o o 2.1.2 • Engagement de la mise à niveau aux normes internationales des infrastructures de base (conception, études et réalisations). • • Parachèvement, construction et développement des infrastructures. Engagement des actions principales d'inter-modalité (Route/Rail /Aéroport/Port). Deuxième phase 2010-2015 Construction du 2ème réseau structurant • Engagement du 2 ème réseau structurant : o o o o • • • • 2.1.3 Autoroute Est-Ouest, 2ème rocade autoroutière d’Alger, Route transsaharienne. Autoroute des hauts plateaux, Liaisons autoroutières reliant aux principaux centres urbains des 34 wilayas, ainsi que les aéroports et ports, Pénétrantes Nord-Sud, Transformation d’une partie de la transsaharienne en autoroute. Mise à niveau du réseau existant Poursuite du programme de développement du 1er réseau structurant et consolidation et  préservation du patrimoine. Engagement des systèmes d’exploitation et de péage Maitrise du système d’inter-modalité Troisième phase 2015-2020 Modernisation des systèmes de gestion et d’intermodalité • Préservation des 1er et 2ème réseaux structurants. Modernisation des systèmes de gestion et d’exploitation. Développement des systèmes d’inter- modalité. 2.1.4 Quatrième phase 2020-2025 Construction du 3 ème réseau structurant • Engagement du 3 ème réseau structurant • • 3 Parachèvement du maillage prévu par le schéma directeur à l’horizon 2025 Préparation des conditions au lancement du futur programme projeté à l’horizon 2050. Les caractères de la circulation routière 3.1 Notion sur les pneumatiques Le pneumatique est l’organe qui relie le véhicule à la chaussée. C’est lui qui transmet les charges, assure une partie du confort, conditionne la tenue de route, le freinage et la stabilité dans les virages. 3.2 Quelques caractéristiques des véhicules Les principes généraux sur les caractéristiques des véhicules admis à circuler sur les routes ont été réglementés dans le code de la route (convention internationale sur la circulation routière- Genève 19/09/1949), mais chaque pays peut établir sa propre réglementation tout en respectant les principes généraux. Pour les véhicules automobiles : • • • véhicules à deux essieux = 19 tonnes véhicules à trois essieux = 26 tonnes véhicules articulés = 38 tonnes  Charge maximum : 13 tonnes par essieu.  Poids total : 5 tonnes / ml de distance entre 2 essieux extrêmes. de gonflage des pneumatiques ≈ 8 Kg / cm2.  Largeur maximum (toutes saillies comprises) = 2,50 m.  Longueur maximum = 12 m (11m normale) = 15 m (véhicule articulé sans remorque) = 18 m (avec remorque). = 4 m.  Hauteur maximum  Pression 3.3 Données statistiques La connaissance de la circulation routière est indispensable tant au planificateur qu’à l’ingénieur routier. Sur le plan de construction routière, l’étude de la circulation sur tout le réseau routier est nécessaire pour élaborer les plans d’aménagement ou transformation de l’infrastructure, déterminer les dimensions à donner aux routes et apprécier l’utilité des travaux projetés. Le recensement en Algérie effectué en 2009 à l'aide des immatriculations réalisées par les wilayate indique la répartition suivante (ONS) Tableau 1 : Répartition du parc National automobile. Genre de véhicules Véhicules de tourisme Camions Camionnettes Autocars-autobus Tracteurs routiers Autres tracteurs Véhicules spéciaux Remorques - semi-remorques Motos TOTAL Avant 1997 Nombre % 1 599 175 57.68% 290 267 10.47% 589 615 21.27% 28 870 1.04% 46 115 1.66% 116 542 4.20% 2 740 0.10% 90 386 3.26% 8 931 0.32% 2 772 641 100.00% Au 31/12/2009 T.C.A Nombre % % 2 593 310 62.16% 5.2% 362 257 8.68% 2.1% 821 626 19.69% 3.3% 70 070 1.68% 11.9% 63 417 1.52% 3.1% 130 839 3.14% 1.0% 3 359 0.08% 1.9% 115 972 2.78% 2.4% 10 978 0.26% 1.9% 4 171 828 100.00% 4.2% Actuellement les campagnes de recensement sont menées régulièrement sur les principaux axes du pays par les Directions des Travaux Publics des wilayas. La prévision de la circulation future pour un choix rationnel des aménagements routiers nécessite, non seulement la poursuite des études de trafic et l’auscultation des chaussées entreprises par ailleurs, mais également des études complémentaires (statistiques d’accidents, études prospectives du taux de motorisation, etc.....). 4 Détermination du niveau de service 4.1 Définition Le niveau de service Nij d’une route de catégorie Ci se développant dans un environnement Ej, est caractérisé par le respect de seuils relatifs aux critères suivants : - Vitesse du véhicule, - Paramètres physiques fondamentaux du comportement de l’usager (temps de réaction, condition de visibilité, condition de confort). - Paramètres caractéristiques de la dynamique des véhicules (coefficient de frottement pneuschaussées, accélération, décélération, dévers maximal). - Géométrie (largeur des voies, gabarit). - Qualité rendue à l’usager ( débit horaire admissible). - Permanence de la liaison - Incidence sur les régions traversées - Critères appréciés de façon qualitative. 4.2 Classification des routes Une classification quelle qu’elle soit est en général conçue à partir d’un certain point de vue, selon une certaine base de jugement c’est à dire selon un critère qui peut être : 1 d’utilité pratique et de situation 2 d’ordre fonctionnel et type d’usage. 3 d’ordre constructif 4 faisant état de la nature du trafic 5 d’ordre administratif et juridique 4.2.1 Classification d’utilité pratique et de situation - 4.2.2 Les routes urbaines ; Les routes interurbaines ; Les routes « de rase campagne », sont une autre dénomination des routes interurbaines ; Les routes forestières, situées en forêt, Les routes de montagnes, soumises à des contraintes particulières d’aménagement et d’entretien. Classification d’ordre fonctionnel et type d’usage - Les routes réservées à certaines catégories d'usagers (cyclistes ou piétons) ont des dénominations spécifiques : Le réseau « véloroute et voies vertes » doit en Europe permettre la circulation des vélos o à moindre risque. o Les routes ou rues piétonnes ou chemins piétons sont réservées aux piétons. 4.2.3 Classification d’ordre constructif - Mode d’exploitation et financement - Nature du revêtement, le réseau routier est constitué à la fois de routes revêtues et de routes non revêtues. On distingue les routes revêtues des routes en terre. Parmi les routes revêtues, il y a les routes revêtues en enrobés, en enduits superficiels (couche de bitume ou émulsion de bitume et de gravillons) et les routes en béton. 4.2.4 Classification faisant état de la nature du trafic D’après les campagnes de comptage une classification de réseau algérien a été établie selon la consistance du trafic (RN1, RN5 et RN4 sont les routes les plus chargées) 4.2.5 Classification d’ordre administratif et juridique Elle est fondée sur les notions de propriétés, de financement et d’entretien, éventuellement aussi sur la question des compétences en matière de planification générale et d’approbation des projets définitifs. Les données relatives aux réseaux routiers de l'Algérie figurent au tableau suivant : Le réseau routier qui irrigue notre pays comporte aujourd’hui, 112.696 km de routes dont 85 360 km sont revêtues soit 77 % du réseau et 4910 ouvrages d’art, ce réseau est formé de : - Routes nationales : 29 280km dont 26 087km revêtus; - Chemins de wilayas : 23 771km dont 22 027km revêtus; - Chemins communaux : 59 645km dont 37 246km revêtus; - 2642 ouvrages d’art sur les routes nationales; - 1302 ouvrages d’art sur chemins de wilayas; - 966 ouvrages d’art sur les chemins communaux ; 4.2.5.1 Catégorie de la route L'ensemble des itinéraires de l'ALGERIE peut être classé en cinq catégories fonctionnelles, correspondant aux finalités économiques et administratives assignées par la politique d'aménagement du territoire 1: Figure 1 : Classification des routes en Algérie. Catégorie 1 : Liaisons entre les grands centres économiques, les centres d’industrie lourde (A) Liaisons assurant le rabattement des centres d’industrie de transformation (B) sur ce réseau. Catégorie 2 : Liaisons entre les centres d’industrie de transformation (B) Liaisons assurant le rabattement des pôles d’industries légères diversifiées ( C ) sur le réseau précédent (Cat .1.) Catégorie 3 : Liaisons des chefs-lieux de daira et de wilaya (D) non desservis par le réseau précédent, avec le réseau des catégories 1 et 2. Catégorie 4 : Liaisons des centres de vie (E) avec le réseau des catégories 1 et 3. Catégorie 5 : Routes et pistes non comprises dans les catégories précédentes. 1 études générales techniques et économiques des aménagements routiers B 40 normes techniques d'aménagement des routes MTP 10/1977 4.2.5.2 Environnement de la route Ej Caractérisé par : - Dénivelée cumulé moyenne au Km : h / L permettant de mesurer la variation longitudinale du relief avec h : dénivelée totale = ∑ hi = ∑ ρi . li et L : longueur itinéraire. h/L ≤ 1,5% 1,5%4% montagneux → → →  terrain plat terrain vallonné terrain Figure 2 : Variation longitudinale du relief . ls - Sinuosité moyenne : σ   =  L = longueur des courbes de R ≤ 200m / longueur totale ls = l1 + ---------+l 5 (R ≤  200m) L = LAB σ ≤ 0,1 → sinuosité faible 0,1< σ ≤ 0,3 → sinuosité moyenne σ > 0,3 → sinuosité forte Figure 3 : Tracé en plan. 4.2.5.3 Conclusion : Sinuosité Relief Plat Vallonné Montagneux Faible E1 E2 Moyenne Forte E2 E2 E3 E3 E3 4.3 Détermination du niveau de service Figure 4 : Niveau de service des routes Classement de l’itinéraire dans l’une des catégories socio-économique Ci (i=1à5) Dénivelées Cumulées Sinuosité Environnement Ej ( j=1 à 3 ) Détermination du niveau de service  Nij objectif dans chaque zone. Prise en compte des 7 critères caractérisant Nij 5 Nomenclature routière 5.1.1 Terminologie : 5.1.1.1 Eléments géométriques : La route est placée sur le terrain qui est naturel avant tous travaux ou préparé après exécution des terrassements. L’emprise de la route est la surface de terrain appartenant à la collectivité, c’est à dire dans les limites du domaine  public. L’assiette de la route est la surface du terrain réellement construite pour créer la route (y compris les talus), c’est à dire dans les limites des terrassements. La plate-forme, entre fossés ou crêtes des talus en remblai, comprend la chaussée, plus les accotements (éventuellement y compris terre - pleins et voies auxiliaires). La chaussée est la partie de la route affectée à la circulation des véhicules. La route peut être à chaussée unique ou à chaussée séparées par un terre-plein central. Une voie est une bande de la chaussée correspondant à une largeur de véhicule et circulée dans un seul sens. Les accotements  sont les zones latérales qui bordent extérieurement la chaussée. Ils peuvent être dérasés ou surélevés. Une bande cyclable est une bande faisant partie de la chaussée (largeur environ 1,50 m) réservée de chaque côté de celle-ci pour la circulation des cycles (pas exclusivement). Une piste cyclable est une voie aménagée sur l’accotement, séparée de la chaussée proprement dite par un terre plein ou une bordure. Une voie d’arrêt (bande de stationnement) est une bande auxiliaire adjacente à la chaussée, destinée au freinage et à l’arrêt de véhicules en panne. Les trottoirs sont des accotements spécialement aménagés pour la circulation permanente des piétons ; ils sont généralement séparés de la chaussée par une bordure surélevée. Les bordures sont des dispositifs de séparation ou de limite le long des voies ou chaussées, en béton coffré, pavés,  pierre taillée ou béton bitumineux. Elles peuvent être arasées ou surélevées. Les dispositifs appelés fossés, caniveaux et saignées à travers les accotements sont destinés à l’assainissement des chaussées. La banquette  ne se pratique plus guère. C’était une surélévation (petite digue de terre) aménagée à la limite extérieure de l’accotement en vue de la sécurité des usagers. Remplacée aujourd’hui par les glissières de sécurité. Figure 9: Profils types selon le terrain Profil en travers. Figure 10 : En remblai. Figure 11: Figure 12 : En déblai Profil mixte. 5.1.1.2 Eléments constructifs :. Figure 13: 5.1.2 types de couches de la superstructure Largeur des éléments du profil en travers - Voies de circulation La largeur des voies qui peut varier selon la position de la voie dans le profil en travers et la nature des véhicules susceptibles de l’emprunter, est fonction de l’encombrement de ces véhicules. En alignement, deux voies de 3,50 m assurent le croisement de 2 poids lourds dans des conditions de sécurité satisfaisantes (2 voies de 3,00 m assurent le croisement de 2 VL). En courbe, une surlargeur par voie S(m) = 50  R ( m)  doit être prévue si  R  < 200 m. - Bandes d’arrêt d’urgence La bande d’arrêt d’urgence a pour objet de permettre le stationnement d’urgence d’un véhicule en panne, en gênant le moins possible les véhicules circulant sur la section courante. Le choix de la largeur de la bande d’arrêt éventuelle est un compromis entre le désir d’assurer la sécurité maximale des usagers et le souci de limiter les investissements à des montants raisonnables. Elle est comprise entre 2 m pour les chaussées de 6 m ou 7 m, 2,25 m pour les chaussées de 10,50 m et 2,50 m pour les chaussées de 14 m de largeur. Tableau 3 : largeur des bandes d’arrêt d’urgence Catégorie 1 2 Voie de circulation 3,50m 3,50m 2,00m 2,00m ou 2,25m ou 2,25m ou 2,50m (1) cas de trafic important ou fortement hétérogène Bande d’arrêt 3 3,50m (1) 3,00m 2,00m (1) 4 5 3,00m 3,00m exceptionnel -